基于物联网的电力监控产品中单片机技术的应用研究

周逞

摘 要：作为电网生产现场的基于物联网监控产品的重要基础支撑，单片机技术的应用至关重要；其不仅能确保电网监控产品控制及功能的应用满足电网现场生产需求，更有效地实现了计算机数据处理的模块化、效率化、节能化和可靠化。文章在阐述单片机基本概念的基础上，对其工作原理和基础支撑进行系统分析，并探讨其在电力物联网监控产品中的具体应用。

关键词：物联网；单片机技术；电子科技；原理及应用

中图分类号：TM76 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）35-0175-02

Abstract： As an important foundation support of monitoring products based on Internet of Things in power grid production site， the application of MCU technology is very important； it can not only ensure the application of power grid monitoring products control and function to meet the demand of power grid field production. The modularization， efficiency， energy saving and reliability of computer data processing are realized more effectively. On the basis of expounding the basic concept of single chip microcomputer， this paper makes a systematic analysis of its working principle and basic support， and probes into its concrete application in the monitoring products of electric power Internet of Things.

Keywords： Internet of Things （IoT）； singlechip technology； electronic science and technology； principle and application

隨着电子科技的不断成熟，依托着计算机技术的支撑，物联网技术有效地改变了人们的生活方式和行为方式，其使得人们在生活娱乐、交流通讯、工业生产、自动控制等方面的实践更加高效、快捷、安全和可靠。在基于物联网的电网现场监控产品发展过程中，这些环节的改变与其自身的控制系统密切相关，只有确保控制系统单片机的应用合理，才能实现工程生产成本的合理控制，提高管理的效率和精度。基于此，进行基于物联网的电网现场监控产品的单片机技术研究已成为当今社会信息化建设的重要研究领域，本文由此展开分析。

1 单片机的基本概念

作为一种微型化的计算机系统，单片机在超大规模集成电路技术的支持下，实现了电路芯片的集成和优化，其以硅片为基本载体，将信息数据处理过程中所需的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定计时器等设备进行微缩集成，实现了基础材质的节约和功能集中。在单片机应用过程中，人们秩序通过指令的编辑和输入，单片机即可在运算器、控制器、存储器及输出器的作用下，实现数据的高效化、精确化处理，确保指令的顺利执行。

2 单片机的工作原理及技术支撑

电子信息技术的不断成熟使单片机的应用越来越广泛，其有效提升了工业生产的效率和质量，实现了人们生活质量的改善，要进一步提升单片机技术的应用水平，须充分了解其工作过程中的原理和技术支撑。

2.1 单片机的工作原理

单片机的运作是一个指令程序系统配合的实践过程，其特定任务运作的指令环环相扣。一般情况下，当程序尚未编辑完成时，其前期编辑的指令会被存储器按照最小存储单位的形式进行存储；并且在存储过程中，这些单独的指令具有唯一的地址号；当单片机程序执行时，控制系统只需要根据存储地址找到具体的单元格，即可实现指令的调取和执行。

按照编辑顺序进行执行时单片机程序运作的基本规则。单片机运作时，其在程序计数器PC的支持下，实现了指令地质的追踪，然后调取具体的指令内容进行执行，当前一条指令执行结束是，系统会自动化的指向下一条指令的起始地址，从而实现编辑程序的依次执行。需要注意的是，PC端指令条数的增加依据本条指令的长度进行决定，长度不一，其指令的条数势必存在差异。

2.2 单片机的技术支撑

单片机技术应用过程中，要确保指令的准确执行，实现数据的精确化、效率化运作，就必须对其实现的过程进行技术保障支撑，从实践过程来看，单片机技术的高效化运行离不开硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术的支持。

2.2.1 硬件抗干扰技术。单片机的硬件设施是其指令运行的基础载体[2]。实践过程中，单片机的硬件容易受到外界因素的干扰而造成非正常复位，影响程序的具体运作。具体而言，人们应做好非正常复位的识别和复位后系统自恢复程序的设计保证。硬件设施的非正常复位识别是其抗干扰保证的前提[3]。实践表明，其识别的过程主要集中在三个方面：其一，注重硬件复位与软件复位的准确识别。前者的复位对于寄存器具有深刻影响，而后者对SP、SPW没有直接影响，工程人员只有实现这些内容的准确判断，才能实现硬件复位与软件复位的准确识别。其二，做好开机复位和看门狗服务的准确判断，通常情况下，RAM或者EEROM是其复位鉴别的重要手段。其三，通过一监测单元对单片机系统的运行状态、系统时间予以监控，确保其正常开机复位和非正常开机复位的准确识别。生产应用过程中，一旦确定单片机的复位为非常正常复位，则设备管理人员应对其进行复位后的系统自恢复运行程序设计。该设计包含了显示模块初始化、片外扩展芯片初始化、系统运行状态、系统的进程值、当前输入、输出值，当前时钟值、观测单元值等内容，只有确保这些内容的复位设计合理，才能实现单片机技术应用的科学合理，确保数据程序的高效、精确运行。

2.2.2 软件抗干扰技术。作为计算机特定数据和指令的集合，软件系统的抗干扰至关重要；只有确保软件系统的系统规范，才能使得指令的执行达到预期效果。在工程实践过程中，模拟输入信号的噪音及程序运行混乱是软件干扰的两个主要表现方面。与前者相比，软件程序运行混乱的危害更大，其是软件抗干扰技术应用的关键所在。软件抗干扰技术应用过程中，单片机设计人员应做好以下三个方面的保证：其一，对偏离轨道的指令进行系统规范，避免因指令冗长而对设备运行造成的干扰。一般情况下，在RET、RETI、JC等指令之前插入两条NOP，即可实现偏离轨道乱飞指令的重新规范，确保其按照正常的轨道顺序进行执行。其二，通过软件陷阱设计、陷阱安排实现乱飞指令的系统拦截，确保单片机运作过程中，拦截技术应用的规范合理。其三，单片机运作过程中，其程序的执行可能会受到部分因素的干扰陷入死循环，影响程序的运行效率和成本。基于此，进行“看门狗“技术的优化设计至关重要。通常，硬件技术和软件技术是实现“看门狗”技术保证的重要手段，只有做好这些内容的技术支持，才能避免单片机程序死循环现象的发生，提高单片机数据处理的效率和质量。

3 电网行业物联网监控产品中单片机技术的具体应用

作为电网现场监控产品的控制中枢，单片机的现代化发展至關重要。随着其技术的不断成熟，其在电力生产及运行维护监控领域上的应用越来越广泛；就物联网监控产品而言，单片机技术在其产品的监控、测量、控制及通讯方面具有较为广泛的应用。

3.1 电网实时监测产品监控管理

电网实时监测产品及新型技术的应用越来越广泛，给人们的生产生活带来较大影响。就物联网监控产品的应用现状来看，单片机技术的应用可以实现电力一线技术人员对电网实时监测产品及相关事务的高质量监控管理，从而实现管理者基本需求的满足。作为电力生产一线监控管理的重要应用方式，电力生产车辆的监控管理系统就充分应用了单片机技术，在该技术支撑下，其使得车辆信息、全球定位、通讯技术进行系统结合，不仅实现了车辆信息的全面把握，更对车辆的运行轨迹、运行状态进行动态化跟踪管理，实现了现代化调度管理的科学合理。

3.2 变电站监测仪表测量

变电站监测仪表测量是单片机技术重要的应用领域。实践过程中，单片机本身具有体积小、运行准确，操作可靠的明显优势。作为一种高集成的微型化计算机系统，其可以有效提高电子产品的精确度，进而实现其合理控制。目前而言，单片机技术在航空领域的电子产品仪表测量中具有较为广泛的应用，一方面，其提高了变电站监测仪表测量的有效性确保了后续决策制定的准确性，另一方面，这种高效化的测量过程使得电子仪表测量的过程和成本大大缩小，有效减少了电网生产领域变电站监测应用所需要的造价支出，实现了经济效益的有效获得。

3.3 电力配电网领域工业控制

物联网技术在工业控制中获得了较为迅速的发展，其已成为电子产品工业控制的必然趋势。目前而言，单片机技术在电力配电网领域工业控制中的应用主要表现在以下方面：第一，电力配电网生产人员利用单片机技术进行生产数据的采集和分析，进而实现电力配电网维护活动的全面控制。第二，通过单片机与计算机技术的系统结合，使得配网自动化程度不断提升，其不仅提升了单片机技术的利用效率，更实现了电力配电网领域监测产品各自功能的良好发挥，保证了电力配电网运行维护总体效益的充分获得。第三，在以边远地区配电网为代表的生产领域，单片机技术的成熟与应用使得生产过程中的机械化、自动化程度不断提升，在确保工作人员生产安全的基础上，实现了恶劣环境下的高效率作业。

3.4 电力生产领域通讯保证

当前环境下，信息化、网络化、科学化是时代发展的重要趋势。科学技术产品在社会生产生活中的应用越来越广泛，尤其是电力通信领域中各类监测工具的出现，更是对电力生产运维产生具大影响。从应用过程来看，这些电力通信领域中各类监测工具通讯功能的开发与单片机技术有着密切联系。具体而言，电力通信领域中各类监测工具在单片机通信接口的支持下，实现了产品与计算机互联网之间的数据通信，并且该数据的传输具有一定的时效性和稳定性，保证了现代通讯的高效实现。另一方面，单片机技术的应用，使得电力通信领域中各类监测工具在保证基本通讯功能的基础上，实现了产品通讯功能的多元化发展，确保了通信的效率和质量。需要注意的是，单片机技术在电子通讯中的应用是持续性的发展过程，随着电子信息技术及单片机技术的不断成熟，其在通讯领域的应用将会进一步深入，实现现代化物联网的电力监测工具通讯功能的不断优化与完善。

4 结束语

目前而言，物联网行业的电力领域各类监测是其技术应用的重要领域；人们只有充分认识到单片机技术应用的优势所在，并在实践过程中做好其应用原理和技术把控，然后将单片机技术应用与具体的物联网监测产品融合实践，才能确保单片机技术应用水平的提升，推动物联网及社会经济的进一步发展。

参考文献：

[1]宋述林.物联网电子产品中单片机技术的应用方式研究[J].现代工业经济和信息化，2017（22）：64-65.

[2]许艳梅.物联网技术在单片机教学改革中的应用[J].电子技术与软件工程，2018（1）：249-249.

[3]王忆.物联网技术在单片机教学中的应用[J].计算机光盘软件与应用，2014（18）：54-55.